减灾纵横
JIANZAIZONGHENG
陈文博1 张雪峰2 钱勇
摘 要
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本文回顾了近年来国内重大金属火灾爆炸事故案例，并简述了金属火灾和金属粉尘爆炸的危险特性，同时就常见金属可能发生的火灾和爆炸事故的应急处置对策进行了有针对性的思考。此外，还指出了事故处置当中的注意事项，为消防救援队伍开展类似事故应急处置提供参考。
关键词：金属火灾 爆炸 危险性 应急处置
1 引言
随着我国工业制造水平的不断提高，逐步向制造强国迈进，工业领域的活泼金属和轻金属如钠、锂、铝、镁等应用越来越广泛，遍及航空、航天、汽车、机床、机电、精密电子等行业。一些金属材料由于其特殊的物化性质，在生产、储存、运输、使用过程中，一旦操作不当，就会引起金属火灾事故[1]。2019年3月31日，江苏昆山某精密金属加工企业发生镁、铝废金属集装箱燃爆事故导致7人死亡、5人受伤。2014年8月2日，江苏昆山中荣金属制品有限公司铝粉尘爆炸导致146人死亡、95人受伤。2012年8月5日，浙江温州瓯海区郭南村某五金锁具厂铝粉尘爆炸，导致13人死亡、15人受伤。这些常见金属火灾爆炸事故屡屡发生，对维护社会公共安全的消防救援工作提出了新挑战，如果采取的事故处置措施不恰当，就可能导致严重的后果。因此，如何在保障消防指战员自身安全的前提下，快速、有效地开展灭火救援工作，是本文研讨和思考的重点。本文首先对常见金属火灾的危险特性进行了简述，然后对常见金属火灾事故的
处置对策进行了归纳，最后就常见金属火灾事故的注意事项进行了总结。
属火灾爆炸和金属粉尘爆炸的探讨，有助于在消防救援中做好预防和防范工作。
2.1金属火灾的危险性2.1.1燃烧温度高
如镁、铝粉燃烧温度高达3000 ℃，约是一般火灾温度（800~1000 ℃）的3
倍，火光耀眼明亮，辐射热强[2]。
2.1.2扑救难度大
钾、钠、锂、氢化钾、电石等金属或金属化合物化学性质活泼，燃烧猛烈，产生易燃易爆气体。与常规灭火药剂（水、泡沫、干粉、二氧化碳等）发生化学反应，加剧火势蔓延。同时，金属火灾很容易产生浓烟，能见度低，严重影响灭火救援行动的开展。
2.1.3易引起爆炸
金属火灾扑救不当易发生爆炸，常见的金属或金属化合物火灾引起的爆炸有以下三种形式：一是由金属或金属化合物与水反应生成的易燃易爆气体引发的爆炸。如活泼金属钾、钙、钠及其氢化物等与水反应生成氢气；碳化钙（电石）与水反应生成乙炔，氢气和乙炔在一定条件下都能发生爆炸。二是由金属或金属化合物与水反应发出大量热引起
2 金属火灾的危险特性
按照《火灾分类》（GB/T 4968-2008）的分类要求，金属火灾为D类火灾，金属火灾是指与金属有关的火灾或者金属引起的火灾。在人们社会生产和日常生活中，常见的钠、锂、镁、铝等部分碱金属或轻金属化学分子量较低，化学性质比较活泼，在其使用过程中容易失去控制而引发火灾。根据《化学品分类和危险性公示》（GB13690-2009）对于危险化学品的分类标准，铝粉、镁粉、钛粉等属于易燃固体；铁粉、钕粉、硫化铁等属于自燃固体；烷基金属如烷基锂、烷基铝等，金属化合物如叠氮化钠（NaN3）等，都属于自热物质；钾、钠、钙、锌粉等，金属化合物如氢化钾、碳化钙（电石CaC2）等，都属于遇水放出易燃气体的物质。因此，在消防救援工作中，对于常见金属火灾的认识，必须从危险化学品火灾事故的深度去研究分析。金属火灾容易引起爆炸，爆炸往往比火灾本身产生更巨大的破坏。所以，对于金
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的爆炸。如烷基金属一般保存在烷基溶剂里，遇氧遇湿放热，烷基溶剂易受热引起燃烧分解，最后导致整个包装物受热膨胀爆炸[3]。三是由金属或金属化合物与其他物质反应发生爆炸。如过氧化金属、硝基金属与可燃物混合引发的爆炸。
此外，一些金属卤化物、金属硫化物等金属化合物燃烧会产生有毒气体，导致人员中毒窒息。
2.2金属粉尘爆炸的危险性
金属粉尘发生爆炸须满足以下条件：封闭或受限空间；金属粉尘可燃；形成尘云，浓度达到爆炸下限；空气即氧化剂；足够大的点火能[4]。金属粉尘爆炸往往是火灾和爆炸同时发生，其危险性[5]如下：
2.2.1压力传播速度比火焰传播速度快，引起爆轰
金属粉尘爆炸时，首先是达到爆炸压力，然后经过0.1~0.2s后再出现火焰。在常温常压下，火焰初始传播速度然后随压力增大而迅速加快。为2~3m/s，
由于爆炸火焰的影响，压力传播速度约为300m/s，随着火焰速度提高，压力传播速度也会进一步增大。
2.2.2燃烧不完全，产生一氧化碳（CO）
金属粉尘混合物爆炸，其燃烧并不完全（与气体或者蒸气混合物不同），会产生CO，或者爆炸物自身分解的有毒气体。
2.2.3可燃物发生碳化，人体受爆炸影响会严重烧伤
金属粉尘爆炸时，颗粒边燃烧、边飞散，受到影响的可燃物发生局部的严重碳化，如2014年8月2日江苏昆山中荣金属制品有限公司爆炸后，第一时间死里逃生的员工，衣服基本碳化烧尽，
身上裸露表面已严重烧伤。
2.2.4爆炸感应期较长，易引起二次及以上爆炸
金属粉尘爆炸的气浪会将沉积的粉尘扬起，在新的空间形成达到爆炸极限的混合物质而产生二次爆炸，这种连续爆炸会造成严重的破坏。爆炸的感应期较长，粉尘的燃烧过程比气体的燃烧过程复杂，有的要经过尘粒表面的分解或蒸发阶段，有的要有一个由表面向中心延烧的过程，因而感应期较长。
2.2.5粉尘着火起始能量大，引发持续火灾
金属粉尘燃烧速度和爆炸压力比气体爆炸小，但因燃烧时间长，产生能量大，所以破坏力和烧毁程度大。产生能量以最大值进行比较时，是气体爆炸的数倍，温度可上升至3000 ℃。
3.1.2预防爆炸发生
通过询问当事人和专家技术人员，研判燃烧物质和燃烧区域有无爆炸可能：反应燃烧的金属或金属化合物是否隔离；反应燃烧物质是否产生易燃易爆气体；燃烧区域有否形成金属尘云可能；燃烧区域是否存在封闭空间等，为下一步现场安全警戒、战斗力量部署提供可靠依据。
3.1.3加强安全警戒
建议按照危化品事故处置原则，根据燃烧物质、数量、理化特性及气象条件等，划定重危区、轻危区、安全区。如产生易燃易爆气体、有毒气体的，应提高个人防护级别，扩大警戒范围。
3.1.4选择灭火药剂
金属火灾禁用水、泡沫、二氧化碳、普通干粉等灭火剂，主要采用窒息法灭火，即可燃物与氧化剂隔离的方法，可
3 金属火灾的处置对策
3.1金属火灾处置
从金属机械加工、金属回收再生、永磁材料制备、金属催化剂等领域来看，金属火灾主要发生在生产、运输、储存过程，如镁、铝合金制品的机械加工、废金属料的储存和回收利用、钕铁硼永磁材料的运输、活泼金属和金属化合物的运输等。一般少量金属或金属化合物的火灾，采用覆盖窒息法，可在短时间内控制。当遇到较大金属火灾或火势无法控制时，消防救援力量开展火灾事故处置措施如下：
3.1.1做好火情侦察
询问当事人事故现场有关情况，主要包括：燃烧金属种类和数量；人员伤亡或被困情况；周边单位情况；有无酸碱类禁忌化学品物质毗邻；专用消防设备或灭火药剂储备等，及时掌握动态信息。
用干沙、石粉、D类干粉灭火剂、7150灭火剂（主要成份为偏磷酸三甲酯）、惰性气体、灭火毯等。
3.1.5调集增援力量
对于金属生产车间、储存仓库、运输车辆发生火灾时，须第一时间调集增援力量，进行社会联动，及时调运特种工程机械车辆如铲车、挖掘机等，以及干沙、石粉等灭火药剂。
3.1.6防止复燃复爆
金属火灾明火扑灭后，由于潮湿环境或覆盖不全面，仍会发生复燃复爆。为此，在条件允许情况下，对于一些金属粉末、磁粉等的火灾，可以采取控制其燃烧至其全部氧化，再进行安全转移。
3.1.7当发生大面积火灾时，立即评估和研判事故发展态势，启动政府级的应急预案
组织周边人员紧急疏散，根据灾情发展趋势和控制能力，预警联动相关单
32中国应急救援
2019年/第4期/总第76期
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位和部门（当地政府、应急、公安、交通、环保、气象等），进一步采取防止事故扩大的措施，避免重大人员和财产损失。
3.2金属粉尘爆炸处置
金属粉尘引发爆炸火灾扑救要掌握以下几点：
3.2.1加强现场侦察
重点侦察建筑物是否仍存在封闭空间和金属扬尘，排烟情况，以及钢筋是否裸露等。现场需设置观察哨，预警火势、浓烟和建筑垮塌风险等情况。
3.2.2做好排爆抑爆，为防止二次爆炸[6]
确认建筑物排尘通风装置是否作用，对封闭空间使用防爆工具（如铜撬、铜铲）进行破拆，使用排烟车和防爆风机进行强制通风等。
3.2.3紧急疏散和安全警戒
与到场专家研判会商发生再爆炸的威力和影响范围，确定疏散距离，并做好重、轻危区的安全警戒工作。
3.2.4第一时间调足灭火救援力量，做好建筑物内伤员和被困人员的抢险救援准备
进行社会联动，及时调运特种机械工程车辆，调集足够的干沙、石粉等灭
火药剂。金属粉末区域进行覆盖时，必须减少一线消防员数量，不得大集团作战。
3.2.5制定灭火对策
金属粉尘爆炸火灾产生的高温必然引起其非金属物质火灾。对于面积大、距离长的厂房或仓库，应进行有效分割，对于不明区域或沉积粉尘切勿打水。对于非金属物质燃烧，确认与水不反应后，可用开花水或雾状水灭火，同时要筑堤避免消防废水流向金属燃烧区，造成火势蔓延。
（4）金属粉尘火灾抢险救援时，一定要先做好现场侦察，设置安全员，进行观察哨工作，确认建筑物或搜救空间已经排气通风[7]，且无坍塌风险后，方可进入搜救伤员。
（5）金属粉尘火灾扑救中，前线指战员应着隔热服或避火服，必须佩带空呼，防止有毒气体和金属粉尘侵害。对于金属猛烈燃烧的现场应佩戴防眩光镜，防止强光导致短暂失明。
（6）堆积金属粉尘或废金属堆垛在明火熄灭后内部可能还有阴燃，检查或转移过程中须及时灭火。
4 金属火灾事故处置注意事项
（1）金属火灾属于D类火灾，禁止使用水、泡沫、二氧化碳（CO2）、普通干粉灭火器扑救。宜采用干沙、石粉、D类干粉灭火剂、7150灭火剂、灭火毯等扑救。
（2）覆盖干沙或石粉时，须轻轻倾倒，逐步推进，切不可猛烈倾倒或远距离抛洒，致使燃烧物飞溅，影响灭火效果。
（3）对于较大火势的金属火灾，或者金属粉尘火灾，必须控制一线消防人员数量，尽量使用特种工程机械（如铲车、挖掘机等）进行扑救。
作者单位：
1.宁波市危险化学品应急救援研究中心2.宁波市消防支队
5 结语
通过对常见金属火灾和金属粉尘爆炸的危险特性进行简述，并归纳了金属火灾和金属粉尘爆炸事故的应急处置措施和注意事项，为消防救援队伍快速、有效地开展此类事故的灭火救援工作提供相关理论指导。
参考文献
[1]郑 程. 国内金属火灾灭火技术的研究进展[J]. 公用工程设计，2018（2）：117-118.[2]刘志敏. 镁铝混合粉尘爆炸规律研究[J]. 山东工业技术，2015（4）：56-58.
[3]孙一红，孟庆海.烷基类金属火灾灭火技术与灭火效能[J]. 安全、健康与环境，2016，16（3）：58-61.[4]吴福仪. 金属粉尘爆炸危险性分析及安全对策措施[J]. 广东安全生产，2018（3）：64-65.[5]魏吴晋. 铝纳米粉尘爆炸及其抑制技术研究[D]. 中国矿业大学，2010.
[6]薄 涛，谭迎新. 粉尘爆炸事故预防及其扑救对策研究[J]. 武警学院学报，2008，24（4）：46-49.[7]喻健良，杨少丽，吕明宇. 金属粉尘燃爆泄放特性研究[J].石油化工设备，2007，36（4）：6-10.
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